氮氧化物废气的处理

氮氧化物废气的处理氮氧化物废气的处理姓名：贺佳萌学号：1505110107专业班级：应化1101指导老师：曾冬铭氮氧化物废气的处理摘要：氮氧化物是主要的大气污染物之一，本文介绍了含氮氧化物废气的产生原因及处理方法。关键词：氮氧化物；处理技术；前言氮氧化物是指一系列由氮元索和氧元素组成的化合物,包括有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，通常用分子式NOx来统一表示。大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在。NOx的危害早已被人们所认识到,主要体现在：（1）氮氧化物对人体的危害很大,可直接导致人体的呼吸道损伤,而且是一种致癌物。（2）氮氧化物会使植物受损伤甚至死亡。（3）在阳光的催化作用下,氮氧化物易与碳氢化物发生复杂的光化反应,产生光化学烟雾,导致严重的大气污染。（4）氮氧化物会导致臭氧层的破坏。（5）氮氧化物也易与水气结合成为含有硝酸成分的酸雨川。以上光化学烟雾、酸雨及臭氧问题,近年来有逐渐恶化的趋势,已经成为政府及社会公众非常关心的问题。氮氧化物的产生主要来自于两个方面:自然界本身和人类活动。据统计,由自然界本身变化规律产生的NOx每年约500×106t,人类活动产生的NOx每年约50×106t。从数据来看,虽然人类活动产生的NOx较自然界本身产生的NOx少得多,但由于人类活动产生的NOx往往比较集中,浓度较高,且大多在人类活动环境区域内,因而其危害性更大。

人类活动产生的氮氧化物主要来源于两个方面:

(1)含氮化合物的燃烧;

(2)亚硝酸、硝酸及其盐类的工业生产及使用。据美国环保局估计,99%的NOx产生于含氮化合物的燃烧,如火力电厂煤燃烧产生的烟气、汽车尾气等。在亚硝酸、硝酸及其盐类的工业生产及使用过程中,由于它们的还原分解,会放出大量的NOx,其局部浓度很高,处理困难,危害大。在含NOx废气中,对自然环境和人类生存危害最大的主要是NO和NO2。NO为无色、无味、无臭气体,微溶于水,可溶于乙醇和硝酸,在空气中可缓慢氧化为NO2,与氧化剂反应生成NO2,与还原剂反应生成N2。NO2溶于水和硝酸,和水反应生成HNO3和HNO2,和碱及强碱弱酸盐反应生成硝酸盐和亚硝酸盐,和还原剂反应还原为N2。氮氧化物的来源天然（5×108t/a）：自然界细菌分解土壤和海洋中有机物而生成人类活动（5×107t/a）：工业污染主要是由于在工业生产过程中(特别是在石油化工企业)燃烧化石燃料而产生的，它主要包括二部分：一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体污染物，如化工厂及煤制气厂；二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物；生活污染主要是指城镇居民、机关和服务性行业，因做饭、取暖、沐浴等生活需要，燃烧矿物质燃料而向大气排放的氮氧化合物等污染物质，是大气污染的有害气体产生的主要来源之一交通污染主要来自两个方面：一是汽车、火车、轮船和飞机等交通工具在运动过程中排放的一氧化碳、氮氧化合物等；二是在原料运输过程中．由于某些原料的泄漏及直接向空排放而造成的污染氮氧化物的危害1.腐蚀作用氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质，对绝大多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化。2.对人体的毒害作用它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸,破坏血液中血红蛋白，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化学烟雾，能使人的眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡3.对植物的危害一氧化氮不会引起植物叶片斑害，但能抑制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发育，降低产量。如长期处于2—3ppm的高浓度下，就会使植物产生急性受害4.对环境的污染可与臭氧分子反应，破坏臭氧层，导致大气中臭氧含量降低，从而减弱对紫外线辐射的屏蔽作用，而紫外线辐射量的增加首先会降低人体的免疫系统功能，危害呼吸器官和眼睛、诱发慢性病、增高皮肤癌发病率氮氧化物的处理技术一、氮氧化物的控制燃烧控制技术燃烧控制技术是指通过改进燃烧工艺,减少NOx的产生,如全氧燃烧、分级燃烧、和烟气再循环法等方法。我国在20世纪80年代至本世纪初,先后开发旋流式粉煤预燃烧器、钝体粉煤燃烧器、多功能船体粉煤燃烧器、双通道粉煤燃烧器、多级浓缩粉煤燃烧器,其中多功能船体粉煤燃烧器在近200台锅炉成功应用,NOx降低率最高达50%~55%,同时节约点火油和燃油,并能较好地稳定燃烧过程。烟气再循环法把空气预热器前的一部分烟气与燃烧用的空气混合，通过燃烧器送入炉内。由于温度较低的惰性烟气进入炉内，达到了同时降低炉内温度水平和氧气浓度的目的。烟气再循环法使用不当会引起燃烧不稳定的问题，此外烟气再循环需要加装风机、风道，还需要场地，从而增大了投资，系统较复杂，对原有设备进行改装时常受场地不够的限制。全氧燃烧在空气与燃料的燃烧过程中，占空气79％的氮气对燃烧无益，反而由于大量的氮气被加热排人大气造成大量热损失，最重要的是氮气在高温下与氧气生成的占燃烧中产生大部分。分级燃烧分级燃烧其主要原理是，无论热反应型或燃烧型，燃烧区的氧浓度(即过量空气系数)对的生成量影响很大，当过量空气系数α小于1时，燃烧区处于“富燃料燃烧”状态，对减少的生成量由明显的效果炉膛喷射脱硝技术炉膛喷射脱硝过程类似于炉内喷钙脱硫过程,实际上是在炉膛上部喷射某种物质,能够在一定温度条件下还原已生成的NOx,以降低NOx的排放量。炉膛喷射包括炉膛喷水或注入水蒸气、喷射二次燃料、喷氨等方法。二、氮氧化物的处理固体吸附法固体吸附法治理废气既能较彻底地消除污染，又能将回收利用。固体吸附剂有活性炭、硅胶和各种类型的分子筛。其主要缺点是：操作繁琐，分子筛用量大，能量消耗大。活性炭吸附法：此法对NOx的吸附过程吸附剂伴有化学反应发生。NOx被吸附到活性炭表面后，活性炭对NOx有还原作用，反应式如下：活性炭对低浓度NOx有很高的吸附能力，其吸附能力超过分子筛和硅胶。但缺点在于对NOx的吸附容量小且解析再生麻烦，活性炭在300℃以上有自燃的可能，处理不又当会造成二次污染，故实际应用有困难。硅胶吸附法：以硅胶作为吸附剂先将NO氧化为再加以吸附，经过加热可解吸附。当的浓度高于0.1%，NO的浓度高于l%一1.5%，效果良好，但是如果气体含固体杂质时，就不宜用此方法，因为固体杂质会堵塞吸附剂空隙而使吸附剂失去作用。分子筛吸附法：常用作吸附剂的分子筛有氢型丝光沸石、氢型皂沸石等。以氢型丝光沸石为例，该物质对NOx有较高的吸附能力，在有氧条件下，能够将NO氧化为加以吸附。利用分子筛吸附技术来净化氮氧化合物是吸附法中最有前途的一种方法，国外已有工业装置用予处理硝酸尾气催化还原法催化还原法处理的原理是在催化剂存在的条件下，利用还原性物质将为无还原害气体。非选择性催化还原法：非选择性催化还原法，最早是利用铂族金属作为主要成分的载体催化剂。通过加热反应脱除。此法早在1956年就被用于硝酸工厂尾气脱色，也就是用少量还原剂，使尾气中红棕色的还原成无色的而放空。它并没有真正脱除NOx，只是看不到黄色而已。氨选择催化还原法：这种方法具有更多的实际优点，技术成熟，工业化应用多。该方法所用催化剂可以是铂族，也可以是非铂族的载体催化剂。反应温度比非选择催化还原低，还原剂氮只与NO反应，不与尾气中的氧气反应，这样可节省大量的氨金属碳基催化剂催化还原法：该方法是目前国内较先进的一种以活性炭为载体，碱金属为催化剂，在不太高的燃烧温度下彻底治理的方法。此方法在航天发射场已得到应用，处理效果好。液体吸收法NaOH溶液吸收法：反应方程式：该法主要用于处理硝酸生产尾气、硝化反应尾气以及使用硝酸处理金属产生的废气。这类废气中浓度一般在1000—5000PPm之间，有时更高，但排放量并不大尿素一硝酸溶液吸收法：于它可以在较大的区域内形成等离子体区，所以允许有较大的气体流量。低温等离予体净化NO的作用机理是粒子非弹性碰撞的结果。利用外电场放电产生的高能电子撞击尾气中的气体分子(NOx、N2、O2和H2O等)，使之获得能量。并得以激活、分解、电离，产生氧化能力很强的自由基原子氧(O)、原子氮(N)、臭氧(O3)等．这些强氧化物质可迅速与尾气中的NOx作用，又会产生其它种类的活性物质，导致一系列复杂化学反应的发生。氧气对NO的脱除存在抑制作用。放电增强了物种的活性，一些常温常压没有催化剂很难或根本就不能发生的化学过程得以实现。在反应过程中，高能电子起着决定性作用。而这主要取决于电子的平均能、电子密度、气体温度等条件。采用低温等离子体技术不仅节约能源和设备、易于实现。且具有处理效果好、处理范围广、能同时处理多种污染物、净化彻底、无二次污染等优点，因此在废气治理领域逐渐引起人们的重视。广阔的发展前景。2.5液膜法液膜法净化烟气是美国能源部Pittsburgh能源技术中心(PETC)开发的。国外如美国、加拿大、日本等国都对液膜法进行了大量的研究。液膜为含水液体,原则上对NOX有吸附作用的液体均可作为液膜,但须经试验证明气体在其中渗透性良好才能使用。液膜与固体膜（电渗析、反渗透等）相比有其独特的优点,如液膜由于液体表面张力作用,膜面上不生针孔；具有极大的表面积；膜的厚度极薄；膜本身可以多次再生利用；乳化型液膜无需支撑体；无清洗、维修和使用期限问题；节省能源；液膜渗透速度快、选择性高、·灵活性大,可以根据不同要求设计出各种分离过程。总结和展望中国已经进入节能减排的新时期,为了减少烟气中NOx对大气的污染,一方面要改进燃烧技术抑制其生成,另一方面要加强对排烟中NOx的净化治理。我国的烟气脱硝技术研究还处于起步阶段,目前的大部分技术还处于实验室研究阶段还需要对现有工艺进行改善,确定最佳的应用条件,并加强新型工艺的研究。针对我国国情,特别是经济承受能力,选用何种控制技术,应因地制宜,充分利用当地资源,做到经济上可行,技术上成熟,运行可靠。相信随着NOx的排放收费以及一些烟气脱硝工艺技术的成熟,我国烟气脱硝将进入一个崭新的发展时期。对氮氧化物的控制措施是否得当将对我国未来的经济、政治、环境的可持续发展起着至关重要的作用。随着人们对环境污染治理的重视和一些高新技术的开发应用，必然会有更多的新技术应用到NOx的治理工作中，高效、低投入、资源化、无二次污染的NOx防治技术将成为未来研究的主流，也将为我国氮氧化物的治理提供更多经济、有效可行的技术方法。而洁净煤技术的研究开发与应用，已成为当务之急。必须人力开发研究适合我国国情的高效低污染燃烧技术，强化高效、防结渣、低排放的高性能燃烧器的开发与应用研究。参考文献：[1]易红宏.宁平.氮氧化物废气的治理技术[J].昆明理工大学环境